JPH05302987A

JPH05302987A - 新エネルギーを利用した電池

Info

Publication number: JPH05302987A
Application number: JP3147256A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ikegami; 英雄池上; Masao Kawai; 正夫川合; Hiroshige Fukatsu; 裕成深津; Shinichi Takagi; 真一高木
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】エネルギー効率が良く、重水Ｄ₂ Ｏの消耗が
無く、重水素ガスと酸素ガスを重水へ変換する装置を必
要としない、しかも熱伝導能力が高くしかも熱の取り出
しの容易なＰ／Ｆ効果を利用した電池を提供すること。【構成】電池は、少なくとも断熱材容壁からなる密閉
構造の框体となっており、その框体の壁の一部である熱
導体又はその框体の内部にある熱導体板に、板状もしく
は膜状の重水素吸蔵金属の陰極を熱的に結合させ、その
熱導体板は熱を電気エネルギーに変換するための熱電変
換素子が結合されている。框体内には、陰極に対向して
板状の陽極が配置さており、陰極と陽極の間には、重水
を主体とした電解液が、上部空間を残して収容されてい
る。さらに、框体内の残りの空間には重水素ガスが加圧
充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発生した熱を電気エネ
ルギーに変換する電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９８９年３月、ユタ大学で、ポンズ教
授とフライシュマン教授らにより常温において核融合現
象が観察されることが発表された。その実験は次のよう
なものである。重水酸化リチウムＬｉＯＤを含んだ重水
Ｄ₂Ｏにパラジウム等の水素吸蔵性金属材料を陰極と
し、白金を陽極として直流電流を供給して電気分解を行
なうものである。

【０００３】かれらの実験によると、投与したエネルギ
ー以上のエネルギーが熱エネルギーのかたちで発生して
いる。その後、多くの科学者によりそのような過剰熱の
発生が確認されており、その過剰熱の発生は、現在では
ポンズ−フライシュマン効果（以下、Ｐ／Ｆ効果と記述
する）として広く知られている。そして、従来、Ｐ／Ｆ
効果を利用した電池は存在していなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、Ｐ／Ｆ効果装置
においては、電解質がアルカリ性のものと、酸性のもの
があった。アルカリ性電解質を用いるＰ／Ｆ効果装置で
は、陽極で式（１）に示すような酸素Ｏ₂ を発生する反
応が起こっている。

【０００５】

【化１】

【０００６】ここでＯＤ^-及びｅ^-は重水酸化イオン、
および電子を各々あらわす。この反応が起こるために
は、最低１. ７ V（ＲＨＥ基準）程度の電位を必要と
し、このようにＰ／Ｆ効果装置に入力するエネルギーが
多大なため、その装置の出力／入力エネルギー比を低下
させる主要因となっていた。また、重水Ｄ₂ Ｏ電解液に
含まれる重水酸化リチウムＬｉＯＤ等の電解質は低電気
伝導性であるため電気分解をおこなうと溶液の電気抵抗
によるジュール熱が発生し、溶液及び電解槽が加熱され
ることになる。このような発熱も入力エネルギーを余計
な熱エネルギーにするだけで、この装置のエネルギー効
率を低下させる要因のひとつであった。

【０００７】また、酸性電解質を用いたＰ／Ｆ効果装置
においては、陽極では、重水Ｄ₂ Ｏが次式（７）で示さ
れるように反応し酸素を発生していた。

【０００８】

【化２】

【０００９】この酸性溶解液における酸素Ｏ₂ 発生反応
はアルカリ性電解液での同反応（式（１））を行なうた
めの電位すなわち、最低１. ７ V（ＲＨＥ基準）程度の
電位、よりも更に高電位を必要とすることが知られてい
る。したがって、アルカリ性電解液を用いたＰ／Ｆ効果
装置と同様に、その装置の出力／入力エネルギー比を低
下させる主要因となっていた。

【００１０】さらに、従来、電解液がアルカリ性、酸性
何れの場合でも、陰極で発生する重水素ガスＤ₂ と陽極
で発生する酸素ガスＯ₂ を装置外へ排出するＰ／Ｆ効果
装置においては、重水Ｄ₂ Ｏが消耗されるので装置内の
液量の減少を招き、一定時間毎に重水Ｄ₂ Ｏの補充を必
要としていた。またさらに、密閉型のＰ／Ｆ効果装置、
すなわち重水素ガスＤ₂と酸素Ｏ₂ ガスを再び装置内で
重水Ｄ₂ Ｏに変換する型の装置においては、その変換に
白金触媒を用いた変換装置、及びその温度を２００℃程
度に保つ温度制御装置が必要である等の問題点があっ
た。また、発熱体からの熱の取り出しが十分でないと、
発熱体が加熱して溶解したり、電解液を加熱し沸騰させ
てしまう等の問題がある。しかしながら、発生した熱を
効率良く利用するためには、高い温度での熱を使用した
方が効率が良いことは一般に知られている。

【００１１】そこで、本発明は上記問題点を解決する、
エネルギー効率の良く、重水Ｄ₂ Ｏの消耗が無く、重水
素ガスＤ₂ と酸素ガスＯ₂ を重水へ変換する装置を必要
としない、しかも熱伝導能力が高く、熱の取り出しが容
易でＰ／Ｆ効果を効率良く利用した電池を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために本発明は、少なくとも断熱材容壁からなる密閉
構造の框体となっており、その框体の一部である熱導体
板またはその框体の内部にある熱導体板に、水素吸蔵金
属の陰極が熱的に結合しており、その熱導体板の他面
に、熱を電気エネルギーに変換するための熱電変換素子
が結合され、前記框体内には、重水を主体とした電解液
が上部空間を残し、該陰極が浸るように収容され、框体
内の残りの空間には、加圧された重水素ガスが充填され
ており、重水素ガスが電極の反応点まで気体の状態で供
給される機能を持つ陽極が、前記陰極に対向して配置さ
れ、該陽極の少なくとも一部が重水素ガス中に露出し、
該陽極の他の部分が前記電解液に接するように構成され
ることを特徴とする新エネルギーを利用した電池とする
ものである。即ち、本発明の新しいエネルギーを利用し
た電池は、陰極で発生した多量の熱を該陰極と熱的に接
合させた熱導体板を介して、熱電変換素子に伝えること
により、過度に陰極及び電解液を加熱することなく、効
率良く熱電気変換を行なうものである。

【００１３】また、本発明の新しいエネルギーを利用し
た電池は、電解質を含む重水中で、陽極と、水素吸蔵型
金属またはその合金から本質的になる陰極とに電圧を印
加してＰ／Ｆ効果反応を行なわせる形式のＰ／Ｆ効果装
置において、陽極に重水素ガスＤ₂ を供給することによ
って、陽極で酸素を発生させる反応をおこなわせること
なく、式

【００１４】

【化３】

【００１５】で示す重水素ガスＤ₂を重水素イオンＤ⁺
とする反応を行なわせ、Ｐ／Ｆ効果により発生する熱を
利用した電池とするものである。該Ｐ／Ｆ効果の反応を
さらに説明すれば、本発明では、前記式（３）で示す重
水素ガスＤ₂を重水素イオンＤ⁺とする反応を行なわせ
るためには、次の手段によって行なう。

【００１６】すなわち、Ｐ／Ｆ効果装置を密閉型とし、
この中に重水素ガスＤ₂を高圧で充填することにより、
電解液への重水素ガスＤ₂のイオン化反応（式（３））
速度を速める。ところで、電解法によるＰ／Ｆ効果反応
ではパラジウム等の水素吸蔵性金属またはその合金を陰
極とし、その陰極中に重水素原子Ｄを高密度に充填しな
ければならない。その場合、本発明における電解液とし
て重水酸化リチウムＬｉＯＤ等のアルカリ性重水溶液を
用いるＰ／Ｆ効果の陰極での反応機構は、次の式のよう
になる。

【００１７】

【化４】

【００１８】

【化５】

【００１９】

【化６】

【００２０】該式（４）により陰極表面に生じた吸着重
水素原子Ｄ（ａ）は、該式（６）で示されるように陰極
であるパラジウム内部へ吸収されるか（この状態をＤ
（Ｐｄ）と表す）、さらにまたは該式（５）で示される
ように、重水素ガスＤ₂となってパラジウム表面より遊
離する。式（３）の反応をおこなわせるためには、陽極
に十分な量の重水素ガスＤ₂を供給し、印加する電圧を
従来、水の電気分解に必要とされていた１．７Ｖ（ＲＨ
Ｅ基準）よりはるかに少ない電圧を印加して行なう。

【００２１】式（３）の反応は、電気分解型の反応では
なく燃料電池型の反応であるため、通常、式（３）の反
応を行なわせてＰ／Ｆ効果を行なわせるために装置に印
加する電圧は約０．３Ｖ程度である。さらに詳細に説明
すれば、陽極で起こる反応、すなわち、式（２）に示さ
れる反応に必要な印加電圧は約０．０５Ｖ程度であり、
また、陰極で起こる反応、すなわち、式（４）、式
（５）、式（６）に示される反応に必要な印加電圧は約
０．２５Ｖ程度であるので、Ｐ／Ｆ効果装置全体に印加
される電圧はその和として通常約０．３Ｖ程度印加され
る。ただし、その際考慮されるべきことは、電解液の種
類によって異なるが、電解液にはそれぞれの電解液に固
有の電気抵抗Ｒを有するので、電解電流ｉと電気抵抗Ｒ
との積、ｉＲ分だけの電圧を増加させて印加する必要が
ある。

【００２２】また、本発明において電解液としてＤ₂ Ｓ
Ｏ₄,ＤＣｌ等の酸性電解液を用いた場合には陰極では重
水Ｄ₂Ｏが式（４）のように放電する代わりに重水素イ
オンＤ⁺が次式（７）のように放電する。

【００２３】

【化７】

【００２４】ここで、陰極表面に生じた吸着重水素原子
Ｄ（ａ）はアルカリ性電解液中と同様に式（５）に示さ
れるように重水素ガスＤ₂となって遊離するか、あるい
は式（７）で示されるよう原子状のままに陰極内部へ拡
散し、溶解する。本発明においては、陽極として重水素
ガスＤ₂のイオン化反応（式（３））に対して高活性を
有するガス拡散電極等を配置し、該極への重水素ガスＤ
₂の供給を充分に保障することにより電解液がアルカリ
性でも酸性でも陽極での反応を式（３）とすることがで
き、陰極への重水素原子Ｄ（ａ）の充填に要する過電圧
を大幅に減少させ、Ｐ／Ｆ効果装置への必要な入力エネ
ルギーを低くすることができる。

【００２５】ここで、陽極および陰極における個別の反
応をまとめて装置全体としての反応という面からみると
従来型のＰ／Ｆ効果装置では電解液がアルカリ性では式
（４）、式（５）、式（６）、式（１）の総和として、
酸性では式（７）と式（２）の総和として、いずれの液
性でも

【００２６】

【化８】

【００２７】で示されるように重水Ｄ₂ Ｏが電気分解さ
れて重水素ガスＤ₂と酸素ガスＯ₂ が発生し、重水素Ｄ
の一部は重水素原子Ｄ（ａ）としてパラジウム内部へ溶
解吸収される。このとき従来型のＰ／Ｆ効果装置では陰
極へ充填される重水素原子Ｄ（ａ）は重水分子Ｄ₂ Ｏか
ら供給されるので従来型のＰ／Ｆ効果装置では重水Ｄ₂
Ｏの消耗が起きていた。

【００２８】しかしながら、本発明のＰ／Ｆ効果を用い
た電池においては、アルカリ性電解液では陰極反応は従
来型のものと同様に式（４）、式（５）、式（６）で与
えられるが、陽極反応は式（３）で与えられ、陽極で生
じた重水素イオンＤ⁺と陰極で生成した重水酸化物イオ
ンＯＤ^-とが反応して重水Ｄ₂ Ｏに戻るため、全体とし
て起きるのは重水Ｄ₂ Ｏの電気分解による消耗ではなく
重水素ガスＤ₂の陰極中への溶解、吸収による重水素ガ
スＤ₂の消耗のみである。

【００２９】一方、酸性電解液でも同様に重水素ガスＤ
₂の陽極反応は式（３）のようになり、生成した重水素
イオンＤ⁺が式（７）に示されるように陰極で放電して
再び重水素原子Ｄ（ａ）に戻るので、全体としては重水
Ｄ₂ Ｏ、あるいは電解質の消耗は起きず、陰極中への重
水素Ｄの溶解、吸収による重水素ガスＤ₂の消耗のみで
ある。

【００３０】

【作用】本発明によれば、Ｐ／Ｆ効果反応により重水素
吸蔵金属からなる陰極に発生した大量の熱は、この陰極
と熱的に結合している熱導体板に伝達され、さらに熱は
この熱導体板と熱的に結合している熱電変換素子に伝達
される。この熱電変換素子は外側が冷却フィンに覆われ
ているため、熱導体板側と冷却フィン側との温度差が大
となるから、この温度差により電気エネルギーが発生す
る。この発生した電気エネルギーを熱電変換素子につな
いだ出力端子から取得する。

【００３１】

【実施例１】図１は、Ｐ／Ｆ効果、すなわち新エネルギ
ーを利用した本発明の電池の実施例を示す。一面からな
る熱導体板４と、残りの面が全て断熱材でできた断熱材
容壁５とにより密封された框体が形成されている。その
熱導体板４の内側に重水素吸蔵金属からなる板状もしく
は膜状の陰極２が接合されて熱的に結合している。その
框体内には陰極２に対向してガス拡散電極からなる陽極
１が空間をおいて配置されている。前記熱導体板４の
材料としては、耐水素、耐蝕性の材料が用いられ、ステ
ンレス、ハステロイ（商品名）、インコネル（商品名）
が例として挙げられる。

【００３２】また、陽極の材料には、ガス拡散電極また
はパラジウム等があり、まずガス拡散電極は、通常、多
孔質の反応層とガス供給層がプレス成形されたものであ
り、反応層は親水性のカーボン粉末とポリテトラフルオ
ロエチレンとによって成形した多孔質成形体に白金粉末
を塗布することにより吸着して担持させたものである。
陽極の別の例としては、パラジウム等も利用することが
できる。

【００３３】この框体内には前記陽極１および陰極２が
浸るように電解液３が収容されている。この電解液には
重水Ｄ₂Ｏ中にアルカリ性電解質として重水素化水酸化
リチウムＬｉＯＤ、酸性電解質として重硫酸Ｄ₂ＳＯ₄
または重塩酸ＤＣｌの溶解されたものが用いられる。ま
た、この框体内の空間部には加圧された重水素ガスＤ ₂
が導入されており、陽極の一部は重水素ガス中に突出し
ている。

【００３４】陽極１および陰極２はＰ／Ｆ効果の発生に
必要な電流源である外部の電解電源９と接続されてい
る。また、前記熱導体板４の外側の大部分には熱電変換
素子６が接合されており、さらにその熱電変換素子６の
外側には冷却フィン７が接合されているので、熱電変換
素子６の表裏では温度差が多大なものとなって、この熱
が電気エネルギーに変換され出力端子より取り出され
る。

【００３５】図２は熱電変換素子６の展開図を概念的に
示す。さいころ状のｎ型半導体とｐ型半導体が格子状に
互い違いに配置されている。それらの半導体の表側また
は裏側には２個の半導体を電気的に継なぐように短冊状
の電極板８が千鳥状に配置されている。このような素子
を高温側の熱導体板４と低温側の冷却フィン７に接合し
て熱的に結合させている。これらの電極板８の配置を直
列に連結することにより高電圧の電気出力を得ることが
できる。

【００３６】また、一般的には、パラジウム等の水素吸
蔵型金属は、その体積の９００〜１０００倍程度の容積
の重水素ガスＤ₂をその内部に吸収できることが知られ
ており、この点を考慮して予め本発明の電池の初期重水
素圧を設定し、陰極への重水素充填後の最終重水素ガス
Ｄ₂のガス圧が電解液の温度上昇による沸騰を防止する
に充分な圧力以下にならないようにしておけば本発明の
電池の運転中はこの初期圧が減少するだけで重水素ガス
Ｄ₂の補充の必要はない。

【００３７】一方、陽極での反応を酸素ガスＯ₂ の発生
ではなく重水素ガスＤ₂のイオン化反応とする本発明の
電池は、陰極中への重水素Ｄの充填を効果的に達成する
上で、さらに次のような利点を有している。陰極上で生
成し、吸着された重水素原子Ｄ（ａ）が式（５）で示さ
れるように、重水素ガスＤ₂として遊離してゆくか、あ
るいは式（６）のように重水素原子Ｄ（ａ）として陰極
内部へ拡散溶解してゆくかは、式（５）の反応の速度と
式（６）の重水素Ｄの陰極内部への拡散溶解過程の速度
との相対的な関係によって決まる。陰極中へ重水素Ｄを
効果的に充填するためには、式（５）の反応が遅いこと
が望ましい。式（５）の反応を遅くするにはチオ尿素等
の界面活性物質を電解液中に加えれば良いことが知られ
ているが、従来型のＰ／Ｆ効果装置では陽極の電位が酸
素ガスＯ₂ の発生電位（ＲＨＥ基準で１. ７V 以上）に
あるため、これらの界面活性物質を加えても陽極で酸化
され分解する。しかしながら、本発明の電池では陽極の
電位は重水素ガスＤ₂のイオン化電位（ＲＨＥ基準で0.
１Ｖ以下）にあるため上記界面活性物質の陽極での酸化
・分解は起こらない。

【００３８】そのため、本発明の電池の運転を該界面活
性物質の共存下で行うと一定の投入電力に対して陰極へ
の重水素Ｄの充填をより効果的に行うことができ、装置
のより一層の効率化を実現することができる。

【００３９】

【実施例２】図３および図４は、Ｐ／Ｆ効果装置から発
生する熱エネルギーを電気エネルギーとして取り出す電
池の別の実施例を示すものである。図３はその正面の断
面図、図４はその斜視図を切断して示す。実施例１では
熱導体板が１面のみであったが、この実施例は対向する
二面が熱導体板１４となっている。この熱導体板１４
と、残りの面が全て断熱材でできた断熱材容壁１５とに
より密封された框体が形成されている。その熱導体板１
４の内側にパラジウム等の重水素吸蔵金属からなる板状
もしくは膜状の陰極１２が接合されて熱的に結合してい
る。その框体内には陰極１２に対向してガス拡散電極か
らなる陽極１１が空間をおいて配置されている。陽極１
１の材料は、実施例１と同じものが使用される。

【００４０】この框体内には前記陽極１１および陰極１
２が浸るように電解液１３が収容されている。また、こ
の框体内の上部空間には加圧された重水素ガスＤ₂が導
入され、陽極１１の一部が空間に突出している。Ｐ／Ｆ
効果を安定に行なうために陽極１１および陰極１２に
は、電解電流制御装置２２が接続されている。また、電
解液中には電解液の温度を測定するための温度センサ１
９が設置され、その温度情報が電解電流制御装置２２内
のＣＰＵに入力される。

【００４１】この電解電流制御装置２２には、さらに電
解電流を供給するためのスタータ電源２１が接続されて
いる。また、前記熱導体板１４の外側の大部分には熱電
変換素子１６が接合されており、さらにその熱電変換素
子１６の外側には冷却フィン１７が接合されているの
で、熱電変換素子１６の表裏では温度差が多大なものと
なって、この熱が電気エネルギーに変換され電極板１８
に接続された出力端子２０より、電気エネルギーとして
取り出される。さらに、このようにして取り出された電
気エネルギーの一部は電解電流にも供給されるようにな
っており、この場合スタータ電源２１はオフされる。

【００４２】図５のフローチャートおよび図１０の電解
電流制御装置の回路図に基づいて本実施例における電解
電流制御装置２２を用いた本発明の電池の電解電流制御
方法を説明する。スタータ電源２１から電解電流を陽極
１１および陰極１２に流し続けていくと、Ｐ／Ｆ効果の
過剰熱により電解液１３の温度が上昇してくる。予め、
スタータ電源２１のオフ時の電解液の最適温度θ_OFFを
設定しておき温度情報を電解電流制御装置２２内のＣＰ
Ｕにインプットしておき、一方、温度センサ１９から得
られた温度θｉが前記ＣＰＵに自動的にインプットされ
て両者が比較される。このとき、θｉ＜θｏｆｆの場
合、スタータ電源２１がオンされ、電解電流制御装置２
２内の抵抗値Ｒが最小にセットされる。

【００４３】一方、θｉ＞θｏｆｆである場合、スター
タ電源２１をオフし、予め設定されている出力端子間の
電圧Ｖと、電圧計により測定された現実の出力端子間の
電圧Ｖ_iとが比較される。このとき、Ｖ＜Ｖｉの場合、
抵抗値Ｒをαだけ増やす計算（Ｒ＝Ｒ＋α）をし、Ｖ＞
Ｖｉの場合、抵抗値Ｒをαだけ減らす計算（Ｒ＝Ｒ−
α）をして、電解電流制御装置２２内の抵抗値Ｒを制御
する。

【００４４】

【実施例３】図６は本発明の別の実施例の電池を示し、
Ｐ／Ｆ効果によって生じる熱エネルギーを利用し、重水
素ガス室を設けた電池を斜視的にみた断面図である。実
施例２の電池の外形と、熱導体板３４と断熱材容壁３５
とからなる本実施例の框体の外形は全く同一であるが、
電池内部の構造のみが異なっている。

【００４５】ガス拡散電極からなる平板状の陽極３１が
熱伝導容壁３４に接合された平板状もしくは膜状のパラ
ジウム等の重水素吸蔵金属からなる陰極３２に対向して
それぞれ配置されており、陽極１と熱導体板３４との間
で電解槽室を形成し、その電解槽室内部に電解液３３を
収容している。その電解液の上部空間には加圧された重
水素ガスＤ₂が充填されている。熱導体板３４およびそ
れに接合された陰極３２は、框体側壁の相対する１組を
形成しているので、各々の熱導体板３４とそれに対する
陽極３１とで、電解槽室は２個形成されている。

【００４６】また、２枚の平板状の陽極の間には、加圧
された重水素ガスＤ₂が充填された重水素ガス室３９が
形成されており、この重水素ガス室３９と前記電解槽室
とを区切る陽極３１の上部空間で重水素ガスＤ₂が自由
に移動できるように連絡されている。本実施例の電池の
その他の構成は、実施例２と同一である。以上のように
構成することによって、框体内に加圧充填された重水素
ガスＤ₂の電解液への供給が、重水素ガス室３９を形成
するガス拡散電極である陽極３１の壁面全体から行なわ
れ、陽極では、前記式（３）の反応を効率よく行なうこ
とができる。したがって、陰極では前記式（７）の反応
が効率良くおこなわれることになる。

【００４７】

【実施例４】図７は本発明のさらに別の実施例を示し、
Ｐ／Ｆ効果によって生じる熱エネルギーを利用し、重水
素ガス室４９を設けた電池の構成を示した図である。框
体底面の一面が熱導体板４４で構成され、残りの壁が断
熱材容壁４５によって構成されている。その熱導体板４
４の内側にパラジウム等の重水素吸蔵金属からなる板状
の陰極４２が接合されて熱的に結合されている。その框
体内には陰極４２に対向してガス拡散電極からなる板状
の陽極４１が空間を隔てて配置されている。陽極４１の
材料は、実施例１のものと同一のものを採用した。ま
た、陽極４１の周囲には垂直に延びる淵壁５１が形成さ
れている。

【００４８】この框体内には、前記陽極４１の底面と前
記陰極４２の全体が浸るように電解液４３が収容されて
いる。電解液４３は実施例１と同一のものを使用した。
電解液４３に陽極４１の底面が浸るようにしているの
で、電解液４３の液面は陽極４３の位置より高いものと
なっている。また、陽極４１の上面の空間部分は加圧さ
れた重水素ガスＤ₂が充填された重水素ガス室４９を形
成している。一方、電解液の液面上部には重水素ガスＤ
₂が充填されており、前記淵壁５１の上部で重水素ガス
Ｄ₂が自由に移動できるようになっている。

【００４９】また、前記実施例３と同様に、熱導体板４
４の外側に熱電変換素子４６および冷却フィン４７が接
合されており、さらに、断熱材容壁４５の上面部に出力
端子５０、重水素ガス充填口５３、電解液充填口５４が
設けられている。本実施例は以上のように構成されるの
で、電池内に加圧充填された重水素ガスＤ₂の電解液４
３への供給が、重水素ガス室４９を形成するガス拡散電
極である陽極４１の壁面全体から行なわれた。陽極４１
では、前記式（３）の反応を効率よく行なうことができ
る。したがって、陰極４２では前記式（７）の反応が効
率良く行なわれることになる。

【００５０】

【実施例５】図８は本発明の別の実施例の、Ｐ／Ｆ効果
によって生じる熱エネルギーを利用し、単位セルを複数
組み合わせた電池の構成を示した図である。断熱材容壁
６５で全ての面が構成された框体の中に、ガス拡散電極
からなる陽極６１と熱導体板６４とで小部屋が幾つも形
成されている。先ず、一つの小部屋について説明する。
平板状の陽極６１は、断熱材容壁６５からなる框体の側
壁から空間を隔てて平行に対向して、断熱材容壁６５か
らなる框体の床面から垂直に起立し、上部に空間を残し
て配置されている。この平板状の陽極６１に対して平行
で垂直に起立し、上部に空間を残して、熱導体板６４が
配置されている。この熱導体板６４の前記陽極６１に面
する側にはパラジウム等の重水素吸蔵金属からなる板状
の陰極６２が接合されて熱的に結合されており、さらに
熱導体板６４の他方の面には熱電変換素子６６が接合さ
れて熱的に結合している。前記陽極６１とこの熱導体板
６４とで上部が開放された小部屋が形成されており、こ
の小部屋の中には、電解質を含んだ重水Ｄ₂Ｏからなる
電解液６３が収容されている。これらの陽極６１、電解
液６３、熱導体板６４、および熱電変換素子６６から１
つの単位セルが形成されている。

【００５１】本実施例の電池はこの単位セルが複数直列
に組み合わされて、電池を構成している。この電池の空
間部へは加圧された重水素ガスＤ₂が充填されている。
出力端子７０への電気的結線は単位セルを直列でも並列
でもどちらでも継なぐことができる。

【００５２】

【実施例６】図９は、本発明の別の実施例の、Ｐ／Ｆ効
果によって生じる熱エネルギーを効率良く熱電変換素子
で変換する電池の構成を示した図である。一面が熱導体
板８４とその他の面がすべて断熱材容壁８５とから框体
が構成されている。その框体の内部にガス拡散電極から
なる平板状の陽極８１が、前記熱導体板８４に接合され
た平板状のパラジウム等の重水素吸蔵合金からなる陰極
８２に対向して設置されており、その陽極８１は框体の
底部の断熱材容壁８５から垂直に起立している。前記熱
導体板８４との間の空間内に、電解質を含む重水Ｄ ₂Ｏ
からなる電解液８３が収容されて、電解槽を形成してい
る。陽極８１は天井部までは到達しておらず、また陽極
８１の電解槽を形成していない側は、框体の断熱材容壁
８５との間に空間部が設けられている。これらの空間部
には加圧された重水素ガスＤ₂が充填されている。ま
た、前記熱導体板８４の外側には熱電変換素子８６が熱
的に結合されている。

【００５３】本実施例では、前記框体を熱電変換素子８
６を内側にして左右対称に配置し、熱導体９６を介して
複数のヒートパイプ９５を挟んで結合されている。この
ヒートパイプ９５は框体の上方まで延長されており、ヒ
ートパイプ９５の先端には層状に形成された冷却フィン
８７が設けられている。本実施例においては、冷却フィ
ン８７の面積を拡大することができ、ヒートパイプ９５
と組み合わせることによって、熱電変換素子８６の両側
の温度差を拡大することができるので、効率の良い電気
エネルギーの取得ができる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、Ｐ／Ｆ効果反応を起こす陰極を板状にし、この陰極
に板状の熱導体板を介して熱電変換素子を接合したの
で、陰極で発生した熱を損失することなく直ちに電気エ
ネルギーに変換することができる。

【００５５】また、陽極と陰極の間のクリアランスを最
小に構成することができるので、電解液に生じる電気抵
抗を小さくすることができ、そのために、電圧を印加し
て、重水素イオンＤ⁺を発生させるのに消費する電気エ
ネルギーを小さくすることができる。さらに、本発明の
電池は、エネルギー効率が良く、重水Ｄ₂ Ｏの消耗が無
く、重水素ガスＤ₂と酸素ガスＯ₂を重水へ変換する装
置を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、Ｐ／Ｆ効果装置から発生する熱エネ
ルギーを電気エネルギーとして取り出す電池の実施例を
示す。

【図２】熱電変換素子の展開図を概念的に示す。

【図３】本発明の別の実施例の、Ｐ／Ｆ効果装置から発
生する熱エネルギーを電気エネルギーとして取り出す電
池の実施例を示す。

【図４】図３の斜視図を切断して示す。

【図５】本発明の電池の電解電流制御方法のフローチャ
ート図を示す。

【図６】重水素ガス室を設けた本発明の電池を斜視的に
みた断面図。

【図７】重水素ガス室を設けた本発明の別の電池を示
す。

【図８】単位セルを複数組み合わせた本発明の電池を示
す。

【図９】Ｐ／Ｆ効果によって生じる熱エネルギーを効率
良く熱電変換素子で変換する本発明の電池を示す。

【図１０】本発明で用いる電解電流制御装置の回路図を
示す。

【符号の説明】

１，１１，３１，４１，６１，８１陽極２，１２，３２，４２，６２，８２陰極３，１３，３３，４３，６３，８３電解液４，１４，３４，４４，６４，８４熱導体板５，１５，３５，４５，６５，８５断熱材容
壁６，１６，３６，４６，６６，８６熱電変換
素子７，１７，３７，４７，８７冷却フィ
ン８，１０，１８，３８，４８，６８，８８電極板９電解電源１９温度セン
サ２０，４０，５０，７０，９０出力端子２１スタータ
電源２２電解電流
制御装置２３，１０３，５３重水素ガ
ス充填口２４，１０４，５４電解液充
填口２５，５２，７２，９２電気分解
端子５１淵壁９５ヒートパ
イプ９６熱導体

フロントページの続き (72)発明者高木真一愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）少なくとも断熱材容壁からなる密閉
構造の框体となっており、（２）その框体の一部である
熱導体板またはその框体の内部にある熱導体板に、水素
吸蔵金属の陰極が熱的に結合しており、（３）その熱導
体板の他面に、熱を電気エネルギーに変換するための熱
電変換素子が結合され、（４）前記框体内には、重水を
主体とした電解液が上部空間を残し、該陰極が浸るよう
に収容され、（５）框体内の残りの空間には、加圧され
た重水素ガスが充填されており、（６）重水素ガスが電
極の反応点まで気体の状態で供給される機能を持つ陽極
が、前記陰極に対向して配置され、該陽極の少なくとも
一部が重水素ガス中に露出し、該陽極の他の部分が前記
電解液に接するように構成されることを特徴とする新エ
ネルギーを利用した電池。